JPS6316632A - 半導体装置の製造方法 - Google Patents

半導体装置の製造方法

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JPS6316632A
JPS6316632A JP61159821A JP15982186A JPS6316632A JP S6316632 A JPS6316632 A JP S6316632A JP 61159821 A JP61159821 A JP 61159821A JP 15982186 A JP15982186 A JP 15982186A JP S6316632 A JPS6316632 A JP S6316632A
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JP
Japan
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wire
bonding
lead
electrode
bonded
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JP61159821A
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Yoshiaki Sano
義昭 佐野
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Fujitsu Ltd
Original Assignee
Fujitsu Ltd
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔概要〕 ワイヤボンディング工程において、チップ側のみを通常
のワイヤボンディングを行い、しかる後にリードフレー
ム側は抵抗溶接をなす。
〔産業上の利用分野〕
本発明は半導体装置の製造方法に関するもので、さらに
詳しく言えば、チップ上の電極とワイヤの接合は熱圧着
、超音波接合または両者を同時に用いる方法でなし、そ
のワイヤをリードフレーム側に抵抗溶接によって接合さ
せる方法に関する姿のである。
〔従来の技術〕
第３図に斜線図で示される電力用トランジスタは知られ
たものであり、図中、３１は銅（Ｃｕ）製のホルダー、
３２は半導体チップ（以下単にチップという）、３３は
＾ｌ電極、３４はベースリード、３５はエミッタリード
、３６はチップの電極とベース、エミッタリードを接続
するアルミニウム線（Ａｌ線）であり、ベースリードと
エミッタリードはリードフレームに形成されている。ホ
ルダー３１の表面をニッケル（Ｎｉ）または８１（Ａｇ
）メッキしてあり、その表面にチップ３２が半田３７で
接着されている。
図示のチップは点線で示す如くに樹脂３８で樹脂封止さ
れて使用者に供給される。なお同図において、チップ本
体はコレツ、夕であり、このコレツ、夕はホルダー３１
に形成し庭石レクタ電極３９に接続される。
第３図に示される接続方法を電力用トランジスタを例に
第４図を参照して説明すると、チップ３２の電極にはＡ
Ｉｌ線３６を超音波ボンディングする。
それには、図示しないホーンによって超音波振動するウ
ェッジ４０で２００〜３００グラム（約φ　２００μｌ
の場合）の加圧力で　ＡＩ線３６を電極に接合し、次い
でクランパー４１でＡｎ線をリードフレームのリード例
えばベースリード３４の上にもってきて、ベースリード
３４に超音波ボンディングで接合する。リード３４は超
音波ボンディンググなされうるようＮｉメッキしである
。前記した接合が終った後にＡ１線３６はウェッジ４０
を用いて切断する。なお第４図において、点線はコレク
タリード３９を示す。
上記した方法はワイヤボンディングの一例であるが、一
般に半導体装置内部配線のワイヤボンディングには大別
して次の３種がある。
■熱圧着：この方法においては、リードフレームに金（
Ａｕ）　、　Ａｇなとの貴金属メッキをなしまたはＡ１
蒸着をなし、それに対してＡｕ線を、３００〜３５０℃
の温度で加圧して熱圧着する。熱圧着においてはかかる
加熱と加圧のみが行われる。
■超音波ボンディング：　Ａｕ、　Ａｇなとの貴金属メ
ッキ、ＡｎまたはＮｉメッキの上へＡｎ線を、加圧７と
超音波振動によってボンディングする。温度は室温であ
る。
■超音波熱圧着：前記した熱圧着の温度を１５０〜２０
０℃に下げ、超音波を加えてボンディングする方法であ
る。
■の熱圧着においては、加熱、加圧のみでボンディング
が可能であり、それは古くから使昂されている方法で、
製造が簡単であり、ボンディングに方向性がないので高
速化が可能となり、２０〜１００μｌＩ＋径の細線に適
する。
■の超音波ボンディングにおいては、リードフレームに
Ｎｉメッキなどを施すことによって実施可能であり、加
熱の必要がなく、古（から使用されている方法で、装置
が簡単であるが、ポンディ゛ングに方向性があり、高速
化が難しいという不利な点がある一方で、２０〜５００
μ蓋と細線から太線まセ実施可能である。
■の超音波熱圧着方法は、熱圧着の温度を乍げ、それを
超薔波振動で補う方法であり、ポールボンディングとス
テッチボンディングの２つがあ峠、上記した■と■の双
方の特性をもつ。
材料について説明すると、チップ上の電極はＡＩｌ、’
　Ａｕが主モあり、−このことはボンディングを容易な
工程とする利点があり、他方リードフレームのメッキは
Ａｕ、　Ａｇ、　　＾ｆ、Ｎｉなどがあり、またリード
フレームにはメッキされないものもある。
Ｎｉメッキはボンディングが難しいという難点かあ−る
。
次にボンディング方法を説明する。ポールボンディング
においては、第５図の断面図に示される如く、第１の工
程としてチップ３２のＡ”ｕまたはＡＩで作った電極に
加熱、加圧のみでＡＩ線３６を熱圧着し、第２の工程と
してＡｕ、　ａｇｌ　　ＡＩｌなどをメッキしたリード
３６に加熱、加圧にかえキャピラリ４２に超音波振動を
加える超音波熱圧着をなす、この方法では、第１の工程
から第２の工程への方向性がないので高速化が可能であ
る。なお同図において、４２は加熱用ヒータである。
第６図に示されるステインチボンディングにおいては、
第１の工程としてチップ３２のＡｕまたはＡｇで作った
電極に加熱なしの超音波ボンディングを行い、第２の工
程としてＡｕ、　ａｇｌ　　Ａｇ、　Ｎｉなどをメッキ
したり一部３−４に加熱して超音波圧着を行う。
次に材料構成としては以下に述べる形式が主流である。
゛小信号の場合、チップ電極はＡｕまたはＡｊｊで形成
し、リードフレームのリードにはＡｕまたはＡ７のメッ
キを施し、使用するワイヤは２０〜７５μｍの直径のＡ
ｕまたはＡＩのワイヤである。このような材料を用いる
理由は、作業性が良く、電流が少ないので細線で足りる
からである。
パワートランジスタの場合には、チップ電極はＡＩで形
成し、リードフレームのリードにはＡ、またはＮｉをメ
ンキし、使用ワイヤは直径１００〜５００μ閤のＡｌ線
である。その理由は、電極、リードの外形が大で貴金属
メッキでは高価となり、また電流が大きいために太線を
用いなければならず、貴金属では高価になるからである
。
ボンディング特性としては、ワイヤとリードフレームメ
ッキ材とが同種金属の場合には安定したボンディングが
可能であり、異種金属の場合には材料の硬度などにより
条件が左右され、品質が不安定になり、特にパワートラ
ンジスタの場合にはリードフレームにＮｉなどを用いる
ので、ボンディングが不安定になりやすい。
〔発明が解決しようとする問題点〕
再び第４図を参照すると、リード３４はＮｉメッキされ
ているが、前記した如くにＮｉ表面の硬度、Ｎｉの酸化
などが原因となって、リードとホルダー３１の密着性に
よってワイヤボンディングの条件が著しく変動し、品質
が不安定になる問題がある。Ｎｉメッキをしないことも
考えられるが、メッキをしないと銅製のリードにワイヤ
を接合することばできない。かくして、Ａｌ線３６のチ
ップ電極（へβ電極）への接合は容易になされるのに、
同じ線のリードフレームへの接合はきわめて難しいとい
う問題がある。
本発明はこのような点にかんがみて創作されたもので、
例えば電力用（パワー）　トランジスタの場合の如く、
チップの＾ｉ電極とリードフレームとにＡｌ線を接合す
る場合に、Ａｌｔ線を容易にしかも確実にチップ電極と
リードフレームに接合する方法を提供することを目的と
する。
〔問題点を解決するための手段〕
第１図（ａ）と山）は本発明実施例断面図で、図中、１
１はホルダー、１２はコレクタ、１３はチップ、１４は
Ａｌ線、１５はリードフレームのリード、１６はクラン
パーで、これらは第４図に示した部品と同じであり、１
７は溶接電極である。なお同図において、コレクタリー
ド１９は点線で示しである。　　。
本発明においては、チップ１３の電極１３ａとリードフ
レームのり−ド１５とをＡｌｔ線１４で接続するにおい
て、Ａ７電極１３ａにＡＩｌ線１４を通常の方法、すな
わち熱圧着または超音波接合もしくは熱圧着と超音波接
合によってボンディングし、リード１５に対しては、Ａ
ｊ！線１４を前記した通常の方法でボンディングした後
に、溶接電極１７を用いる抵抗溶接によってボンディン
グする。
〔作用〕
Ａｌ線１４のチップのＡｌ電極１３ａのボンディングは
前記の通常の方法で安定してなされ、他方、Ａｆ線１４
をリード１５に前記通常の方法でボンディングすると不
安定な接合が形成されるかもしれないが、続いてなされ
る抵抗溶接によって安定した接合が得られるものである
。
〔実施例〕
以下、図面を参照して本発明実施例を詳細に説明する。
再び第１図を参照すると、パワートランジスタのチップ
１３には一般に実施されているようにＡｌ電極１３ａが
設けられている。この／／ｌ電極１３ａとＡ１線１４と
の接合は、前に説明した通常の方法で、すなわち熱圧着
、超音波接合、または熱圧着と超音波接合とを併用して
なされる。ＩＩ電極とＡｇ配線との接合はきわめて安定
しており、特に問題は発生しない。
次いで、Ａｌ配線をリード１５に前記と同様通常の方法
で接合する。リード１５にはＮｉをメッキしてもしなく
てもよい。このボンディングでは、ＡＮ配線が安定して
接合しているかもしれないしまたは不安定な接合である
かもしれないが、安定性は別として一応接合されている
。
次いで、ウェッジ１８を用いてＡｌ配線を第１図（ａ）
に示される如く切断する。ウェッジ１８のワイヤに接す
る面は第２図に示される構造となっており、平坦部１８
ａでワイヤ１４を接合した後に、突起部１８ｂの縁でワ
イヤを切断する。
次の段階で、第１図（ｂ）に示される如く溶接電極１７
を用い、それとホルダー１１との間に大電流を流し、抵
抗溶接でＡｌｌ線種４責リード１５接合する。
かかる方法によると、Ａｆ線１４とリード１５との接合
は、リード１５がメッキされていても、超音波エネルギ
ーよりもより大なる電気エネルギーを用いるので、メッ
キ表面の状態（硬度、酸化など）に左右されることなく
安定した接合が得られ、超音波接合では線径の２倍長の
接合面積が限度であるのに対し接合面積を大にすること
ができる。抵抗溶接であるからリードをメッキすること
は必ずしも要求されず、メッキしない場合にはコスト低
減に有効である。
第１図（ｂ）に示す抵抗溶接は、同図（ａ）の通常のボ
ンディングをなしたところでなしてもよく、またはＡ’
Ｊ線をリード辷接合し切断゛した後にホルダー１１を次
の段階（ステージ）へ１ステップ送った後に別の所でな
してもよい。
〔発明の効果〕　　　・ 以上述べてきたように本発明によれば、チップ電極とリ
ードフレームのリードへのＡｌ線の接合が安定してなさ
れ、半導体装置製造の歩留りの向上と製品の信頼性向上
に有効である。
【図面の簡単な説明】
第１図は本発明実施例断面図、 第２図はウェッジの接合面の斜視図、 第３図はパワートランジスタの斜視図、第４図は従来例
断面図、 第５図゛はボールボンディングの断面図、第６図はスイ
ッチボンディングの断面図である。 第１図において、 １１はホルダー、 １２はコレクタ、 １３はチップ、 １３ａはＡｆｉ電極、 １４は　Ａｌｌ線、 １５はリード、 １６はクランパー、 １７は溶接電極、 １日はウェッジ、 １８ｂはウェッジの突起部、 １９はコレクタリードである。 代理人　　弁理士　　久木元　　　彰 復代理人　弁理士　　大　菅　義　２ 本１！１７１焚淡例＃ｒ面図 第１図 りエツジ接合面の赳筏ｍ 第２図 ｔ（’）−トランジスタの奎１−１圀 従来伊１儂牟＆：Ｊの 第４図 ボー１し才ζンテ゛４／り゛５日狛図 第５図

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 半導体チップ（１３）のアルミニウム、金（Ａｕ）また
    はそれら合金等で形成した電極（１７ａ）とリードフレ
    ームのリード（１５）とをアルミニウム線およびＡｕ線
    等の細線（１４）で接続するにおいて、電極（１３ａ）
    への細線（１４）の接合は熱圧着、超音波接合または熱
    圧着と超音波接合との併用によってなし、 リード（１５）への接合は、細線（１４）を前記と同様
    の方法で接合した後において抵抗溶接をなして接合する
    ことを特徴とする半導体装置の製造方法。
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5859400A (en) * 1994-04-27 1999-01-12 Murata Manufacturing, Co., Ltd. Terminal frame used to manufacture electronic devices and manufacturing system of terminal frames
DE4016720B4 (de) * 1989-08-11 2005-11-24 Orthodyne Electronics Corp., Costa Mesa Verfahren und Vorrichtung zum Ultraschallbonden

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CN1055606C (zh) * 1994-04-27 2000-08-16 株式会社村田制作所 电子零件的端子连接件

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